Ứng suất dọc trục trong thử nghiệm ba trục là gì?

Ứng suất dọc trục là một tham số quan trọng trong thử nghiệm ba trục, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hành vi cơ học của đất và đá trong điều kiện được kiểm soát. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định độ bền cắt, đặc điểm biến dạng và cơ chế thất bại, làm cho nó không thể thiếu trong kỹ thuật địa kỹ thuật.

Hiểu căng thẳng dọc theo trục trong thử nghiệm ba trục

Ứng suất dọc trục trong thử nghiệm ba trục đề cập đến tải trọng thẳng đứng được áp dụng cho một loại đất hình trụ hoặc mẫu đá trong khi nó phải chịu áp lực hạn chế. Sự căng thẳng này được sử dụng để mô phỏng các điều kiện tải trong thế giới thực, nền tảng, độ dốc và đường hầm trải nghiệm. Tổng ứng suất trục ¹ ((\ sigma_1)) trong thử nghiệm được định nghĩa là:

[\ sigma_1 = \ frac {p} {a}]

Ở đâu:

• (P) = tải trọng trục ứng dụng (lực),
• (A) = diện tích mặt cắt ngang của mẫu vật.

Ứng suất dọc trục chịu trách nhiệm bắt đầu thất bại trong mẫu đất bằng cách tăng ứng suất lệch ² ((\ sigma_1 - \ sigma_3)), cuối cùng xác định độ bền cắt.

Làm thế nào ứng suất dọc trục được áp dụng trong bài kiểm tra ba trục

Thử nghiệm ba trục áp dụng ứng suất dọc trục thông qua pít -tông tải trong khi vẫn duy trì áp suất giới hạn bên không đổi ((\ sigma_3)). Thử nghiệm thường được thực hiện ở ba chế độ khác nhau:

1. Thử nghiệm không bị bắn (UU) không hợp nhất:

   • Ứng suất trục được áp dụng nhanh chóng mà không cho phép thoát nước.
   • Các biện pháp Sức mạnh cắt không thoát nước ³ , có liên quan cho các phân tích ổn định ngắn hạn.

2. Bài kiểm tra Hợp nhất (CU) Hợp nhất:

   • Mẫu được phép hợp nhất trước khi tải trục.
   • Các biện pháp các thông số ứng suất hiệu quả ⁴ trong khi xem xét các hiệu ứng áp lực lỗ rỗng.

3. Thử nghiệm thoát nước (CD) hợp nhất:

   • Thoát nước được cho phép trong quá trình ứng dụng ứng suất dọc trục.
   • Cung cấp các thông số sức mạnh dài hạn ⁵ trong điều kiện thoát nước.

Mỗi phương pháp cung cấp những hiểu biết độc đáo về hành vi của đất theo các kịch bản tải và thoát nước khác nhau.

Ứng suất trục so với ứng suất lệch

Ứng suất lệch ((\ sigma_d)) là sự khác biệt giữa ứng suất trục và giới hạn:

[\ sigma_d = \ sigma_1 - \ sigma_3]

Căng thẳng này chi phối thất bại, làm cho nó trở thành một tham số chính trong thiết kế địa kỹ thuật.

Vai trò của ứng suất trục trong cơ học đất và đá

Ứng suất dọc trục ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật quan trọng, bao gồm:

• Sức mạnh cắt ⁶ : Xác định ứng suất tối đa mà đất hoặc đá có thể chịu được trước khi thất bại.
• Hành vi biến dạng ⁷ : chi phối cách các hợp đồng đất, mở rộng hoặc gãy xương khi tải.
• Phản ứng áp lực lỗ rỗng ⁸ : Trong điều kiện không thoát nước, ứng suất trục ảnh hưởng đến sự tích tụ áp lực lỗ rỗng, ảnh hưởng đến sự ổn định.

Kết quả thí nghiệm cho thấy các phản ứng căng thẳng căng thẳng khác nhau tùy thuộc vào loại đất:

Hiểu những hành vi này đảm bảo các thiết kế địa kỹ thuật an toàn và hiệu quả.

Diễn giải ứng suất trục để phân tích sức mạnh

Dữ liệu ứng suất trục là rất quan trọng để lấy các thông số đất chính được sử dụng trong phân tích kỹ thuật:

• Tiêu chí thất bại Mohr-Coulomb:

  • Mối quan hệ giữa căng thẳng bình thường và cắt ở thất bại được thể hiện là:

  [\ tau = C + \ Sigma \ tan \ Phi]

  • Ở đâu:
  • (c) = sự gắn kết,
  • (\ Phi) = góc ma sát.

• Đường cong căng thẳng căng thẳng:

  • Hình dạng của đường cong căng thẳng dọc trục giúp xác định độ cứng, cường độ cực đại và hành vi thất bại.

• Yếu tố an toàn (FOS):

  • Kết quả ứng suất dọc trục góp phần đánh giá ổn định của độ dốc, nền tảng và tường chắn.

Phân tích sức mạnh so sánh của các loại đất khác nhau

Bằng cách giải thích cẩn thận hành vi ứng suất dọc trục, các kỹ sư có thể dự đoán cách đất sẽ hoạt động trong điều kiện trong thế giới thực, đảm bảo cơ sở hạ tầng an toàn hơn.

Phần kết luận

Ứng suất dọc trục trong thử nghiệm ba trục đóng vai trò cơ bản trong việc hiểu hành vi của đất và đá đang được tải. Bằng cách kiểm soát ứng suất dọc trục và phân tích ảnh hưởng của nó đối với biến dạng và sức mạnh, các kỹ sư có thể thiết kế các nền tảng, độ dốc và đường hầm an toàn hơn và đáng tin cậy hơn. Cho dù trong điều kiện thoát nước hay không thoát nước, việc giải thích chính xác dữ liệu ứng suất dọc trục là điều cần thiết cho thành công kỹ thuật địa kỹ thuật.